4-тактный двигатель внутреннего сгорания — это основной тип двигателя, который используется в большинстве автомобилей. Он основан на принципе сгорания топлива внутри цилиндра, что обеспечивает движение автомобиля. Такой двигатель включает в себя 4 такта, которые состоят из впуска, сжатия, рабочего и выпуска.
Во время первого такта — впуска, смесь топлива и воздуха попадает в цилиндр через открытый впускной клапан. При этом поршень движется вниз, создавая отрицательное давление в цилиндре и притягивая воздух-топливную смесь.
После впуска наступает второй такт — сжатие, во время которого поршень движется вверх и сжимает воздух-топливную смесь внутри цилиндра. Сжатие смеси происходит в результате движения поршня вверх и закрытия впускного клапана. В конце такта происходит зажигание, вызывающее взрыв и начало работы двигателя.
Третий такт — рабочий такт — является самым важным для генерации энергии. Во время рабочего такта происходит взрыв смеси, вызванный зажиганием, и отрицательной силой газов, выделяющихся при сгорании, поршень движется вниз и передает энергию на коленчатый вал. Отсюда энергия передается на коробку передач и затем на привод колес.
Таким образом, 4-тактный двигатель внутреннего сгорания обеспечивает надежную работу автомобиля и является основным источником его энергии. Он сочетает в себе несколько простых, но важных тактов, которые позволяют двигателю работать эффективно и надежно.
Принцип работы 4 тактного двигателя внутреннего сгорания
Первый такт — всасывание. В этом цикле поршень двигается вниз, создавая область низкого давления в цилиндре. Когда клапаны для всасывания открыты, смесь топлива и воздуха поступает в цилиндр через впускной клапан.
Второй такт — сжатие. В этом цикле поршень движется вверх, что приводит к сжатию смеси топлива и воздуха. Сжатие обеспечивает повышение температуры и давления в цилиндре.
Третий такт — работа. Когда поршень достигает верхней точки хода, свеча зажигания создает искру, что вызывает воспламенение смеси топлива и воздуха. После воспламенения смесь горит, создавая высокое давление, которое расширяет газы и выталкивает поршень вниз по цилиндру.
Четвертый такт — выпуск. В этом цикле поршень двигается вверх по цилиндру, выталкивая отработанные газы через выпускной клапан. Вакуум в цилиндре создается поршнем, который движется вниз, начинается новый цикл всасывания и процесс повторяется снова.
Таким образом, принцип работы 4 тактного двигателя внутреннего сгорания основан на последовательных циклах всасывания, сжатия, работы и выпуска, которые обеспечивают непрерывное движение автомобиля.
Следует отметить, что в современных автомобилях используются более продвинутые двигатели, такие как двигатели с прямым впрыском топлива или турбонаддувом, но принцип работы основан на 4 тактном цикле и остается схожим.
Всасывающий такт
Для того чтобы понять этот процесс, рассмотрим его более подробно:
| Шаг | Описание |
|---|---|
| 1 | С клапанами на всасывании происходит следующее: осуществляется подача воздуха, который проходит через впускной фильтр, далее через коллектор и по пути встречает дроссельную заслонку. |
| 2 | Дроссельная заслонка, запрограммированная электроникой, регулирует количество воздуха, подаваемого в цилиндр. Она представляет собой затвор, который изменяет площадь сечения воздушного пути и может открыться или закрыться полностью. |
| 3 | После прохождения через дроссельную заслонку, воздух попадает во впускной коллектор и распределяется равномерно по цилиндрам двигателя. |
| 4 | Смесь топлива и воздуха, называемая зарядом, заполняет цилиндр, преодолевая низкое давление всасывания, создаваемое движением поршня. |
Таким образом, на всасывающем такте происходит подача и смешение воздуха с топливом в цилиндр двигателя. На следующих тактах будут происходить другие этапы работы двигателя, такие как сжатие, работа под действием горения и выпуск отработанных газов.
Сжимающий такт
В 4-тактном двигателе, сжимающий такт следует за заборным тактом и предшествует рабочему такту. Во время сжимающего такта, поршень двигается вверх, сжимая смесь воздуха и топлива, заполненную в цилиндре во время заборного такта.
В этом процессе, воздух теснится в объем цилиндра, смесь становится более плотной благодаря уменьшению объема. Давление и температура смеси также увеличиваются при сжатии.
Сжимающий такт является важным этапом работы двигателя, так как он готовит смесь к последующему воспламенению и рабочему такту. В результате сжатия, смесь становится более горючей и способной к непосредственному воспламенению при воздействии искры от свечи зажигания.
Рабочий такт
- Сжатие. Начинается сразу после окончания выпуска отработавших газов из цилиндра. В этой фазе поршень поднимается, сжимая свежую смесь топлива и воздуха, попавшую в цилиндр через впускной клапан. Сжатие помогает создать оптимальные условия для последующего сгорания смеси.
- Горение. Сразу после достижения максимального сжатия смесь топлива и воздуха поджигается зажигательной свечой. Происходит взрыв и выделение тепловой энергии, которая переводится в механическую работу и движение поршня вниз.
- Расширение. После горения смеси поршень начинает двигаться вниз и создает силу, которая передается на коленчатый вал. В этой фазе происходит основная работа двигателя.
- Выпуск. Когда поршень поднимается, открывается выпускной клапан, и отработавшие газы выходят из цилиндра в выхлопную систему.
Рабочий такт является основным этапом работы двигателя и обеспечивает преобразование энергии сгорания топлива в механическую энергию, необходимую для привода автомобиля.
Выпускной такт
Для того чтобы понять, как работает выпускной такт, рассмотрим его основные этапы:
| Этап | Описание |
|---|---|
| Открытие клапана выпускного патрубка | В начале выпускного такта клапан выпускного патрубка открывается под действием распределительного вала. Это позволяет выхлопным газам свободно выходить из цилиндра. |
| Выхлопные газы выходят из цилиндра | Поршень начинает движение вниз, и выхлопные газы выталкиваются из цилиндра через открытый клапан выпускного патрубка. Этот процесс называется отталкиванием поршня. |
| Закрытие клапана выпускного патрубка | В конце выпускного такта клапан выпускного патрубка закрывается. Это необходимо для того, чтобы предотвратить обратный поток выхлопных газов. |
Выпускной такт очень важен для работы двигателя, так как он позволяет удалить из цилиндра использованные газы и подготовить его к следующему рабочему такту. От правильной работы выпускного такта зависит эффективность работы двигателя и уровень выбросов вредных веществ.